Druhý pokus na ITERu na výbornou

Transport sektorového modulu #7 vakuové nádoby do montážní jámy tokamaku ITER ve čtvrtek 10. dubna 2025 představoval ne „dva v jednom“, nýbrž „mnoho věcí v jednom“. Úspěšná operace, kterou generální ředitel ITER Pietro Barabaschi oslavoval jako „rekordní výkon“ a kterou vedoucí stavebního projektu Sergio Orlandi považoval za „úspěch nejvyšší úrovně“, byla sledovaná s obavami. Soustředila se v ní většina problémů, kterým musí ITER čelit během závěrečné fáze montáže tokamaku. Pietro Barbashi nepřehání, když zde mluví v superlativech o montáži největšího tokamaku v historii. Pietro Barbashi mě totiž přesvědčil svým proslovem, který zaznamenal Peter Matijek ze slovenského Forbesu (https://www.forbes.sk/nechceme-vyvarat-iluziu-ze-sme-uz-na-hranici-pokroku-hovori-pietro-barabaschi-z-iter-2/?srsltid=AfmBOopNIrxHBH5HruTp_-q0brgZTrOzW6oS2AyREu8vLk3mUUF7Ow-8)

Samotný modul, jeden z devíti „stavebních bloků“, které po sestavení a svaření vytvoří vakuovou nádobu tokamaku ve tvaru nafouknuté pneumatiky, je unikátní technologický objekt. Je vysoký jako pětipatrová budova a jeho hmotnost představuje hmotnost čtyř plně naložených dopravních tryskáčů Jumbo. Je to kompletní sestava prvního dílu vakuové komory, kterou pořídili tři různí členové Organizace ITER: Korea vyrobila sektor samotné vakuové nádoby v jádru modulu spolu s tepelně izolujícími panely, Evropa a Japonsko dodaly dvojici toroidálních cívek, které přilepeny na boky sektoru kompletují sestavu jedné devítiny vakuové nádoby. Jinými slovy vakuovou komoru bude tvořit devět svařených sektorů komory a osmnáct cívek toroidálního pole, pochopitelně s tepelnou izolací.

Výroba modulu z těchto tří hlavních komponent (nemluvě o všech nezbytných potrubích, spojovacích prvcích a příslušenství) je zdlouhavá operace. V letech 2021 a 2022 si montáž sektorového modulu #6 z Koreje vyžádala 18 měsíců práce. Modul byl instalován v jámě tokamaku v květnu 2022, posléze byl vytažen o 14 měsíců později za účelem opravy. (Ukázalo se, že vadné byly všechny tři moduly vyráběné Koreou.) Týmy, které nyní dokázaly zkrátit dobu montáže nového sektorového modulu č. 7 na pouhých šest měsíců a deset dní, využily zkušenosti získané během instalace prvního modulu č. 6.

Úspěch dokončení kompletace se slavil v pátek 28. března, kdy se týmy zavázaly, že budou „pro ten příští ještě lepší“. V ten den byl modul ještě v montážní hale uchycen v SSAT, pomocném nástroji, který jej drží vzpřímený při instalaci tepelného štítu a dvou cívek toroidálního pole. Montážní hala sousedí s halou tokamaku, mají společnou střechu a portálový jeřáb jezdí mezi oběma halami. 10. dubna 2025 se pak portálový jeřáb vydal na cestu se zavěšeným modulem z montážní haly do tokamakové haly nad jámu tokamaku, kam jej opatrně spustil.

Zkušenosti jsou cenné

Zkušenosti získané z počátečního zvedání, přesunu a instalace sektorového modulu se ukázaly jako nesmírně cenné. „Základním kamenem celé operace je inženýrská definice úkolu, řádně zdokumentovaná a dobře srozumitelná realizátorům,“ vysvětluje Daniel Coelho, montážní inženýr ITER, který operaci koordinoval před třemi lety i nyní. „Stále potřebujeme skupinku lidí s hlubokým porozuměním, abychom správně vyhodnotili odchylky od procesu, které nastanou, a v případě potřeby se jim s důvěrou přizpůsobili.“ Pro posílení byli proto„veteráni“ z operací sektorového modulu #6 z května 2022 a července 2023, kteří jsou stále přítomni na staveništi ITER, ale pracují v jiných částech projektu, dočasně přeřazeni do aktuálního složitého transportu. Podobně jako u letadla jsou „start“ a „přistání“ sektorového modulu nejnáročnější fáze cesty. V předvečer transportu z montážní haly do tokamakové jámy nacvičovaly týmy úplně první sekvenci operace. Nazývá se „předzdvih (vznes, start…)“ a skládá se ze zvednutí 1 350 tunového nákladu přibližně o 50 centimetrů. Je to předehra k jeho úplnému vyjmutí z pomocného nástroje pro podsestavu sektoru (SSAT = sector sub-assembly tool – rovněž vyrobený v Koreji). Předzdvih umožňuje důkladné testování každého nástroje, který se má zapojit do celého procesu transportu, nácvik počátečních pracovních sekvencí a koordinaci zúčastněných pracovníků.

Tři týdny před plánovaným termínem mohl přesun začít. Těm pracovníkům, kteří byli přítomni květnové operaci v roce 2022, se zdálo, že vše šlo výjimečně rychle a hladce. A nebyl to jen dojem - i když se náklad občas pohyboval „mikrorychlostí“ několika centimetrů za sekundu, zdálo se, že dosáhl okraje tokamakové jámy v rekordním čase. „Prokázalo se, že mostové jeřáby jsou nejspolehlivější, vše proběhlo téměř bez zpoždění ve srovnání s dvouhodinovou imobilizací, kterou jsme zažili kvůli technickým problémům v roce 2022,“ říká Coelho.

Brzy odpoledne modul zahájil sestup do 30 m hluboké jámy tokamaku. Oku neviditelné, ale na časosběrných videích zcela zjevné kolébání zátěže v důsledku nevyhnutelného „efektu kyvadla“ způsobilo, že poslední fáze zasouvání byla obzvláště napínavá. V určitých kritických bodech vzdálenost mezi modulem a prvky uvnitř jámy tokamaku nepřesáhla několik centimetrů. Ve 22:00, když modul dosáhl dna jámy a překonal poslední velkou technickou překážku, byly týmy přesvědčeny, že dokážou práci dokončit během několika hodin. Zvláštní povolení od vedení ITER umožnilo prodloužení jejich směny do půl druhé v noci, a cíl dne byl splněn – modul č. 7 bezpečně přistál ve své dočasné poloze.

Se sektorovým modulem č. 6, který je nyní znovu sestavován na SSAT a jehož návrat do tokamakové jámy je plánován na červenec, přivedla současná operace ITER definitivně do další fáze – fáze  montáže.

Co je dobré si uvědomit

Sektorový modul je sestava čtyř hlavních součástí: sektor vakuové nádoby, jeho odpovídající tepelné stínění a dvě cívky toroidálního pole. To vše se násobí devíti!

Je dobré si uvědomit, že první moduly se instalují v prázdné tokamakové jámě. Nebezpečí hrozí „pouze“ v kontaktu spouštěné sestavy se stěnou válcové jámy díky kyvadlovému efektu. Instalace sestavy v těsném sousedství již instalované sousedky bude určitě náročnější. Instalací poslední, deváté, sestavy v jámě do mezery mezi posledních již instalovaných osm sestav se zakončí mimořádně obtížné úplné zaplnění tokamakové jámy. Ale na to si ještě počkáme.